No campo da ótica, a transparência é a propriedade física que permite que a luz passe através de um material sem ser dispersa, ou seja, sem sofrer reflexão difusa, e seja totalmente transmitida. Mas noutros casos, os feixes de luz seguem as leis da refração, em que o desvio angular que o feixe de luz sofre ao passar para um meio com índice de refração diferente, como se pode ver na Figura 3, apresentada no
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subcapítulo anterior, e assim a transmissão não é completa, dando origem a objetos translúcidos.42,43
A propriedade oposta à transparência é a opacidade. Os materiais transparentes pelas suas características óticas transmitem a cor na sua plenitude.44 Os translúcidos apenas deixam passar a luz (por exemplo a porcelana, Figura 5) ou difundem as cores (como o vidro fosco, Figura 6), dependendo do grau de translucidez.
Figura 5 – Exemplo de porcelana translúcida45 Figura 6 – Exemplo de vidro translúcido46
A luz interage com um material de várias maneiras. Os fotões do feixe de luz interagem com um objeto pela combinação da reflexão, absorção e transmissão do feixe incidente. Estas interações dependem do comprimento de onda da luz e da natureza do material e da sua textura de superfície.47 Ausência de defeitos estruturais (poros, fissuras, etc.) e a estrutura molecular da maioria dos líquidos são os principais responsáveis pela transmissão ótica do material, ou seja, transparência. Contudo, a quantidade de transmissão de luz é determinada pela relação entre a luz transmitida e intensidade de luz incidente e é, naturalmente, dependente da espessura do objeto e ainda dos obstáculos que encontra pelo caminho.13,42, 43
A luz incidente no corpo cerâmico, vai encontrando obstáculos pelo seu caminho, devido à natural microestrutura deste tipo de material, como fronteiras de
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grão, porosidade fechada na fronteira de grãos, presença de fases diferentes, diferentes ângulos de refração e, irregularidades na superfície, como mostra a Figura
7.42 Estes obstáculos vão fazer com que a luz incidente seja dispersa, e assim diminuir a quantidade de luz incidente que vai ser, efetivamente, transmitida.
A superfície de um poro atua como uma fronteira entre fases com diferentes características óticas, o que, por sua vez, reflete e refrata a luz. A existência de um grande número de poros fechados e abertos torna o corpo cerâmico opaco. A porosidade do material é o fator com mais expressão para a transparência/translucidez de um material cerâmico, ou seja, quanto mais poroso for o objecto menos transparente / translúcido será.44
Figura 7 - Esquema das causas dispersão da luz incidente na microestrutura de um grés porcelânico, a) fronteiras de grão grão; b) porosidade fechada; c) fases secundárias; d) diferentes ângulos refrações e; e) irregularidades na
superfície.
As diferentes propriedades entre grãos e contornos de grãos (por exemplo, devido a composições) vão tornar-se locais de dispersão de luz. Para que um corpo seja transparente/translúcido, a diferença no comportamento ótico entre os grãos e as fronteiras dos grãos deve ser minimizada (por exemplo, o índice de refração). A presença de uma segunda fase nos contornos de grão é, geralmente a razão mais comum para a opacidade. Portanto, para o fabrico de produtos cerâmicos transparentes, é necessário o uso de matérias-primas com elevado grau de pureza, e
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garantir um índice de refração idêntico entre as diferentes fases para evitar as perdas de dispersão.27, 44 Além disso deve ter-se cuidado ao selecionar os aditivos e a quantidade usada deve ser a mais baixa possível, de modo a permitir que estes se dissolvam quase na totalidade e formem soluções sólidas com a fase principal, evitando a presença de segundas fases. 44
Dentro dos aditivos que têm sido usados para conferir translucidez / transparência às pastas cerâmicas encontram-se as fritas cerâmicas.
As fritas cerâmicas são materiais vítreos e constituídas, maioritariamente, por sílica e óxidos modificadores de vidro, de preços relativamente baixos e muito usados em vidrados cerâmicos de baixa temperatura de cozedura38. São, principalmente, usadas para vidrar grés porcelânico com o objectivo de impermeabilizar o corpo cerâmico e melhorar as características técnicas e estéticas e facilitar a decoração. São obtidas através da fusão, a temperaturas elevadas ( 1500 °C), a partir de uma mistura de matérias-primas cristalinas. A massa fundida é arrefecida abruptamente (ao ar ou em água), originando a dita frita.12
É sabido que a adição de fritas (silicatos e alumino-silicatos de Na, Mg, K, Ca, Zn, Ba e Zr) no corpo cerâmico, tornam a cor dos corpos cerâmicos queimados mais clara, ou seja, aumenta o valor de L*.9
Dentro da composição das pastas cerâmicas a translucidez da anortite tem sido considerada relevante. A anortite, CaAl2Si2O8, em que 0,56 % é Na2O,
19,20 % corresponde a CaO, 35,84 % a Al2O3 e, 44,40 % é SiO2
,
de estrutura triclínica,faz parte da família dos feldspatos plagioclásicos e coze branco. O seu diagrama de fases CaO- Al2O3 – SiO2 indica que a fusão ocorre aos 1553 °C, temperatura
relativamente elevada no contexto da sinterização das pastas cerâmicas. O seu índice de refração de 1,58 está perto do vidro (± 1,51 n), o que faz com que as cerâmicas anortíticas tenham excelentes propriedades de translucidez, que podem ser comparadas com a porcelana chinesa. Por este motivo, as cerâmicas anortíticas têm sido usadas em louças porcelana, usando pouca quantidade de argila.17, 27 Neste contexto, Taskinran e Capoglu17, 48 obtiveram grés porcelânico anortítico, que foi conseguido através de uma mistura de wollastonite, alumina, magnesite e argila sinterizadas a 1225 °C, que reagiram e formaram a anortita. De acordo com o diagrama de fase Os corpos finais tinham uma elevada quantidade de anortite
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(aproximadamente 52% em peso), corundum (12% em peso), cristobalite (8% em peso) e fase vítrea (28% em peso). Ainda tinham elevado grau de brancura (L* ~94) e elevada resistência mecânica (110 MPa)
A calcite, CaCO3, de cor branca, atua como fundente, contudo durante a sua
queima a libertação de dióxido de carbono (CO2) promove o aumento da porosidade,
devido aos gases que ficam encapsulados, e a expansão dimensional dos corpos cerâmicos. Por esta razão, deve existir em pequena quantidade na formulação da pasta.
2.3.5. Métodos alternativos de sinterização para obtenção de cerâmicas